A turbinalapátok fejlődéstörténetének, piaci helyzetének és fejlődési trendjének elemzése Magyarország

A turbinalapátok fejlesztési története és trendjei

A turbinalapátok két kategóriába sorolhatók: turbinavezető lapátok és turbina-munkalapátok.

A turbina vezetőlapátjainak fő feladata az égéstérből kilépő kipufogógáz áramlási irányának beállítása. Az anyag üzemi hőmérséklete elérheti az 1,100 fokot is°C, és a turbina vezetőlapátjai által viselt feszültség általában kisebb, mint 70 MPa. Ezt az alkatrészt gyakran selejtezik a nagy termikus feszültség okozta torzulás, a hirtelen hőmérsékletváltozások okozta termikus kifáradási repedések és a helyi túlzott hőmérséklet okozta égési sérülések miatt.

A turbinalapátok a legmagasabb hőmérsékletű, legkomplexebb igénybevételű és legrosszabb környezetű turbinamotorban helyezkednek el. Ennek az alkatrésznek ellenállnia kell a magas hőmérsékletnek és a nagy centrifugális feszültségnek és hőterhelésnek. Az ellenálló hőmérséklet 50-100 fok℃ alacsonyabb, mint a megfelelő turbinavezető lapátok, de nagy fordulatszámon forogva az aerodinamikai erő és a centrifugális erő hatása miatt a lapáttesten a feszültség eléri a 140MPa-t, a gyökér pedig a 280-560MPa-t. A turbinalapátok szerkezetének és anyagainak folyamatos fejlesztése a repülőgép-hajtóművek teljesítményének javításának egyik kulcstényezőjévé vált.

A turbinalapátok, a turbina tengelye, a turbinatárcsa és más alkatrészek együtt alkotják egy repülőgép-hajtómű turbináját. A turbina az az áramforrás, amely meghajtja a kompresszort és egyéb tartozékokat. A turbina két részre osztható: a forgórészre és az állórészre:

Turbina rotor: turbinalapátokból, kerekekből, tengelyekből és egyéb, a tengelyre szerelt forgó alkatrészekből álló egész. Feladata a magas hőmérsékletű és nagynyomású légáram égőbe szívása a motor működésének fenntartása érdekében. A turbina forgórésze magas hőmérsékleten és nagy fordulatszámon működik, és nagy teljesítményt ad át, ezért munkakörülményei rendkívül kemények. Magas hőmérsékleten végzett munka során a turbina rotorjának rendkívül nagy centrifugális erőt kell ellenállnia, emellett aerodinamikai nyomaték stb. hatásának is ki kell lennie. A magas hőmérsékletű környezet csökkenti a turbinalapát anyagának végső szilárdságát, valamint kúszást, ill. a turbinalapát anyagának eróziója.

Turbina állórész: turbina vezetőlapátokból, külső gyűrűből és belső gyűrűből áll. A házra van rögzítve, és fő funkciója a következő fokozatú turbina rotor légáramának diffundálása és egyenirányítása, hogy megfeleljen a turbina munkalapátjainak sebességi háromszögének.

A teljesítménymutatók, például a tolóerő-tömeg arány javítása érdekében folyamatosan nőnek a repülőgép-hajtóművek és a gázturbina lapátjainak magas hőmérséklettel és szélsebességgel szembeni tűrőképességére vonatkozó követelmények. A hagyományos repülőgépek turbóventilátoros hajtóműveinél a turbinás kompresszor maximum

A turbinamotorba belépő levegő másodpercenként több ezer fordulatszámmal forog. A levegő nyomás alá kerül lépésről lépésre a kompresszorban. A többfokozatú kompresszor nyomásviszonya elérheti a 25-öt is. A sűrített levegő belép a motor égésterébe, keveredik az üzemanyaggal, és elég. A tüzelőanyag lángjának stabilan kell égnie a 100 m/s-nál nagyobb sebességgel áramló nagynyomású légáramban.

Az égéstérből kiáramló magas hőmérsékletű, nagy nyomású gázáram percenként ezer-tízezer fordulatszámmal forog a turbina lapátjaira. Általában a turbina előtti hőmérséklet meghaladja a turbinalapát anyagának olvadáspontját. A modern motorok turbinalapátjainak működés közben általában 1600-1800 fokos hőmérsékletet kell elviselniük.℃, kb 300m/s szélsebesség, és az általuk okozott hatalmas légnyomás.

A turbinalapátoknak több ezer-tízezer órán keresztül megbízhatóan kell működniük ilyen rendkívül kemény munkakörnyezetben. A turbinalapátok összetett profillal rendelkeznek, és számos fejlett gyártási technológiát alkalmaznak, mint például az irányított szilárdítás, a porkohászat, az összetett üreges lapát-öntvény, az összetett kerámiamag-gyártás és a mikrolyuk-feldolgozás.

A turbinalapátok a legtöbb gyártási folyamattal, leghosszabb ciklussal és legalacsonyabb áteresztőképességgel rendelkező „két gép” alkotóelemei. A komplex üreges turbinalapátok gyártása a „két gép” jelenlegi fejlesztésének alaptechnológiájává vált.

Piaci helyzet és fejlődési trendek

A repülőgép-hajtóművek és gázturbinák lapátjai főként ventilátorlapátokat, turbinalapátokat és kompresszorlapátokat tartalmaznak, amelyekből a turbinalapátok értéke a teljes lapátköltség mintegy 60%-át teszi ki. A ventilátorlapátokhoz képest a turbinalapátok alapanyagai értékesebbek és nehezebben feldolgozhatók.

A turbinalapátok, mint a motor fontos hot-end alkatrésze, magas hőmérsékletű ötvözött anyagokat igényelnek. Az olvasztási technológiájuk magas követelményeket támaszt, egyes fémásványi készletek szűkösek. Ami a gyártási folyamatot illeti, a turbinalapátok általában befektetett öntvényt használnak vékony falak és összetett hűtőszerkezetek elérése érdekében. A gyártási nehézség lényegesen magasabb, mint más pengéké.

Például a Boeing 56-es sorozatban és az Airbus 737-as sorozatban széles körben használt CFM320-os repülőgépmotorok több mint ezer turbinalapáttal rendelkeznek, amelyek mindegyike több mint 10,000 100,000 jüanba kerül. A turbinalapátok egységára egyes részeken a XNUMX XNUMX jüant is meghaladja.